轴向磁化永磁轴承刚度特性分析.pdfVIP

竖 ! =Z 轴承 2011年4期 Bearing2011，No．4 4—8 CN4l一1148／TH 轴向磁化永磁轴承的刚度特性分析 张钢 ，殷庆振，阮娟，蒋德得 ，高刚 (上海大学 机电X-程与 自动化学院，上海 200072) 摘要：利用永磁体等效电流模型，以轴向磁化的永磁轴承为对象建立了刚度矩阵，通过无量纲化，分析了各个尺 寸参数对刚度的影响规律，并绘制了相应的变化曲线图，分析结果表明：在轴向力和径向刚度分析中，当R／a3 时，磁环外径作为弱影响参数可以被省略；在倾斜刚度和耦合刚度分析中，外径的影响规律不能被忽略；当磁环 的高度和厚度相等时，永磁轴承性能最优。 关键词 ：永磁轴承；刚度；等效电流；尺寸参数 中图分类号：TH133．3 文献标志码：A 文章编号：1000—3762(2011)04一OOO4—05 AnalysisonStiffnessofPermanentM agneticBearing ZHANGGang，YINQing—zhen，RUANJuan，JANGDe—de，GAOGang (SchoolofMeehatronicsEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China) Abstract：Byusingtheequivalentelectricitymodelandtakingthepermanentmagneticbearinginaxialmagnetizingas theobject，thestiffnessmatrixhasbeenbuilt．Throughthedimensionlessmethod，theanalysisofthelawabouttheim— pactofvarioussizeparametersonthestiffnesshasbeendoneandthecorrespondinggraphshavebeendrawn．There— suitsshow thatintheanalysisoftheaxialandradialstiffness，whenR／a3，theringdiameterasaweakeffectparam- etercanbeomitted；whenanalyzingtiltstiffnessandcouplingstiffness，theinfluencinglawofthediameterCna notbe ignored；Whentheheightandthicknessoftheringareequal，thepemr anentmagnetbearinghashteoptimumfunction． Keywords：permanentmagneticbearing；stiffness；equivalentelectricity；structuralpraameter 永磁悬浮是利用永磁体之间的作用力来实现 大量的工作，建立了各 自的模型及计算公式 3【]， 悬浮物体在全部或部分 自由度上的稳定悬浮，它 但针对永磁轴承支承转子系统的具体研究还十分 不需主动电子控制系统，不仅节省了电力消耗，更 不足。下文 以轴 向磁化的永磁轴承为研究对象， 重要是省掉了可能失效的复杂的控制系统部件 ， 建立永磁轴承的刚度矩阵，分析永磁轴承尺寸参 使系统更加可靠，使用寿命更长，具有结构简单、 数对各刚度的影响。 工作可靠、无磨损、能耗小等突出优点。永磁轴承 1 永磁轴承的分析模型 可与电磁轴承、机械轴承、空气轴承和超导体磁轴 承等相结合，构成各种形式的磁轴承系统，具有广 为便于建立解析模型，取一个动磁环和相邻 泛应用前景 。 的一个静磁环作为研究对象 ，建立如图1所示直 在永磁轴承设计中，磁轴承本身承载能力和 刚度十